Нові фотоелектричні матеріали, розроблені вченими зі Стенфордського університету, можуть стати основою надлегких сонячних панелей. Такі нові плівкові сонячні елементи з часом можуть бути використані для мобільних застосунків – від кишенькових пристроїв і автономних датчиків до дронів, легких літаків і електромобілів
У перегонах сонячної інженерії за створення невірогідно тонких і гнучких сонячних панелей дослідники Стенфордського університету, Каліфорнія, США, досягли рекордної ефективності для панелей, виготовлених із перспективної групи фотоелектричних матеріалів – дихалькогенідів перехідних металів (TMD).
Головна з переваг TMD в тому, що порівняно з іншими сонячними матеріалами вони здатні ефективно поглинати надвисокі рівні освітлення, до того ж вони також використовують випромінення із частини спектру, недоступної іншим типам.
Елемент з TMD здатен подолати типову проблему для такого типу фотоелектричних пристроїв – так званий рівень Фермі. Вчені використали графенові контакти, щоб пом’якшити вплив від цього явища, і досягли рекордного співвідношення потужності до ваги у 4 Вт/г, що наразі є на рівні сучасних комерційних тонкоплівкових PV-елементів.
Раніше досліджені TMD не могли перетворювати на електрику більше 2% від сонячного світла, тоді як для кремнію цей показник наближається до 30%. Прототип зі Стенфорду вже досяг ККД 5,1%. Більше за те – він показав у 100 разів більшу питому потужність, чим будь-який інший тонкоплівковий фотоелемент, створений на сьогодні. Автори винаходу впевнені, що шляхом оптичної та електричної оптимізації здатні досягти ККД 27%.
Проте найбільше досягнення вчених – товщина фотоелемента, що становить лише кілька сотень нанометрів. Прототип складається з оксиду молібдену, селеніду вольфраму і золотих контактів, розташованих на шарі з графену товщиною в один атом. Все це знаходиться між гнучким полімером та антирефлективною полімерною оболонкою, яка підвищує абсорбцію світла. В цілому товщина TMD-елемента складає менше 6 мкм – це приблизно вдвічі менше за тонкий одноразовий пакет-«майочку» для продуктів. Якщо скласти разом 15 таких шарів, то вийде товщина аркуша звичайного офісного паперу.
Джерело: Stanford University
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 2 410 / 2022-09-19 10:14:53
